帶電粒子在復(fù)合場中地運動分析報告及例題

1、實用文案 專題 帶電粒子在復(fù)合場中的運動 【考點梳理】 一、復(fù)合場 1. 復(fù)合場的分類 (1) 疊加場：電場、磁場、重力場共存，或其中某兩場共存. (2) 組合場：電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或相鄰或在同一區(qū)域，電場、磁 場交替出現(xiàn). 2.三種場的比較 項目 名稱、 力的特點 功和能的特點 重力場 大?。篏J= mg 方向：豎直向下 重力做功與路徑無關(guān) 重力做功改變物體的重力勢能 靜電場 大?。篎= qE 方向：a.正電何受力方向與場強(qiáng)方向相冋 b.負(fù)電何受力方向與場強(qiáng)方向相反 電場力做功與路徑無關(guān) W= qU 電場力做功改變電勢能 磁場 洛倫茲力F= qvB 方向可用左手疋則判斷

2、洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子 的動能 二、帶電粒子在復(fù)合場中的運動形式 1 .靜止或勻速直線運動 當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場中所受合外力為零時，將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運動. 2. 勻速圓周運動 當(dāng)帶電粒子所受的重力與電場力大小相等 方向相反時,帶電粒子在洛倫茲力的作用下， 在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動. 3. 較復(fù)雜的曲線運動 當(dāng)帶電粒子所受合外力的大小和方向均變化，且與初速度方向不在同一直線上，粒子做 非勻變速曲線運動，這時粒子運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線. 4. 分階段運動 帶電粒子可能依次通過幾個情況不同的組合場區(qū)域，其運動情況隨區(qū)域發(fā)生變化，其運 動過程由幾種不同的運動階段

3、組成. 【規(guī)律總結(jié)】 帶電粒子在復(fù)合場中運動的應(yīng)用實例 (1) 構(gòu)造：如圖5所示，由粒子源、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場和照相底片等構(gòu)成. 文案大全 圖5 (2) 原理：粒子由靜止被加速電場加速，根據(jù)動能定理可得關(guān)系式ql ?mV. 粒子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律得關(guān)系式qvB 2 v =葉. r 由兩式可得出需要研究的物理量，如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷. 12mUqr2B q 2U r = B : q，m=，m= B7. 2. 回旋加速器 圖6 (勻速圓周運動) (1) 構(gòu)造：如圖6所示，D、D是半圓形金屬盒，D形盒的縫隙處 接交流電源，D形盒處于勻強(qiáng)磁場中.

4、(2) 原理：交流電的周期和粒子做圓周運動的周期相等，粒子在圓 周運動的過程中一次一次地經(jīng)過D形盒縫隙，兩盒間的電勢差一次 2 mv 一次地反向，粒子就會被一次一次地加速由qvB=f，得 q2B2r2 E0)的粒子由S靜止釋放， 粒子在電場力的作用下向右運動，在 t =時刻通過S2垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū).(不 X XX；; X XX X X X 1 I X X X 1x X X 計粒子重力，不考慮極板外的電場 ) % i i i i i i i 4 i ii i r isib inia h IilIII|l I 1 I I I l 有*弊*郛匸 g :!_:一 乙 圖12 (1) 求粒子到達(dá)

5、Sa時的速度大小v和極板間距d. (2) 為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件. (3) 若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在t = 3To時刻再次到達(dá) Sa,且速度恰好為 零，求該過程中粒子在磁場內(nèi)運動的時間和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小. 圖13 【突破訓(xùn)練2】如圖13所示裝置中，區(qū)域I和川中分別有豎直向 上和水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度分別為E和2；區(qū)域n 內(nèi)有垂直向外的水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 質(zhì)量為 m帶電荷量為q的帶負(fù)電粒子(不計重力)從左邊界O點正 上方的M點以速度V。水平射入電場，經(jīng)水平分界線OP上 的A點與OP成60角射入?yún)^(qū)域n的磁場，并垂直豎直邊界 CD進(jìn)入川區(qū)域

6、的勻強(qiáng)電場中.求： (1)粒子在區(qū)域n勻強(qiáng)磁場中運動的軌跡半徑; (2) O M間的距離; (3) 粒子從M點出發(fā)到第二次通過 CD邊界所經(jīng)歷的時間. 【例3】（14分）如圈14所示，在坐標(biāo)系內(nèi)存在周期性變化的電場利磁場 電場沿y軸正方向,礒場躍直紙面（以向里為正），電場利礒場的變化規(guī)律如圖所 示.一質(zhì)&m=3.2x 10-,skg .電荷ffl=-1.6x 10-inC 的帶電粒子，在 t=0 RtM 以 L=fl m/s的速度從坐標(biāo)麻點沿文軸正向運動.不計粒子取力，求： fB/T 3.14 4 8 1216 20f/(xl0-3H _3 舌 i II I jr A1尹的加打（刃0珀） 圖1

7、4 （1）粒子在磁場中運功的周期； （2）X】 t=24 x 10 ? s時粒子的速度一 【突破訓(xùn)練 3 如圖15甲所示，與紙面垂直的豎直面MN的左側(cè)空間中存在豎直向上的場強(qiáng) 大小為E= 2.5 x 102 N/C的勻強(qiáng)電場（上、下及左側(cè)無界）一個質(zhì)量為 mr0.5 kg、電 荷 量為q= 2.0 x 10 一2 C的可視為質(zhì)點的帶正電小球，在t = 0時刻以大小為vo的水平初速 度 向右通過電場中的一點 性變化的磁場，使得小球能豎直向下通過 PD間距為L, D到豎直面 10 m/s 2） L/ P,當(dāng)t = ti時刻在電場所在空間中加上一如圖乙所示隨時間周期 D點，D為電場中小球初速度方向上的一點， n .設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向里為正.（g = 圖15 (1) 如果磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bo為已知量，使得小球能豎直向下通過D點，求磁場每一次作用時 間t o的最小值(用題中所給物理量的符號表示 )； (2) 如果磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bo